專利名稱：：磷石膏水泥緩凝劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是一種磷石膏水泥緩凝劑及其制備方法。磷石膏是磷酸廠、磷肥廠或某些合成洗滌廠排出的工業(yè)廢渣，其主要成份為二水石膏(CaSO4·2H2O)，另外還有一些可溶性與不可溶性雜質(zhì)。我國磷石膏的年排放量約為1000萬噸。利用率不足25％，大量磷石膏的露天堆放，不僅占用大量土地，而且污染環(huán)境。因此開發(fā)利用磷石膏資源意義重大。我國現(xiàn)年產(chǎn)5億噸水泥，每年要用約2000萬噸天然石膏作水泥緩凝劑，如能開發(fā)低價、優(yōu)質(zhì)磷石膏緩凝劑產(chǎn)品替代天然石膏有著巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。日本是個資源貧乏的國家，日本的磷石膏75％被用作水泥緩凝劑，其緩凝劑產(chǎn)品生產(chǎn)工藝較復(fù)雜，建廠投資大，生產(chǎn)出的磷石膏緩凝劑成本較高。如將該生產(chǎn)方法移到我國，其產(chǎn)品在價格上將很難與我國市場上的天然石膏競爭。我國的一些小型水泥生產(chǎn)企業(yè)近年來將磷石膏不作處理直接替代天然石膏作水泥緩凝劑，為企業(yè)帶來了一定經(jīng)濟(jì)效益，但這樣直接替代的作法仍存在以下障礙(1)含有20-30％水的磷石膏粉用水泥廠現(xiàn)有的烘干機(jī)難以烘干，易造成二次污染；(2)粉末狀的磷石膏無法適應(yīng)現(xiàn)有的水泥廠儲存庫與配料裝置；(3)磷石膏中的酸性物質(zhì)以及其它雜質(zhì)會使水泥凝結(jié)時間不正常。本發(fā)明針對上述磷石膏在作水泥緩凝劑時存在烘干難、粉末使用難、調(diào)凝不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，通過在磷石膏中加入粉煤灰、鈣質(zhì)材料及微量活化劑，使配合好的原料經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)等工藝，制得一種以二水石膏與活化粉煤灰為主的新型磷石膏水泥緩凝劑。新型磷石膏水泥緩凝劑組成設(shè)計原理如下(1)原材料中設(shè)計加入的鈣質(zhì)材料(如CaO、Ca(OH)2、電石渣等)可以在養(yǎng)護(hù)工藝中與磷石膏中的酸性物質(zhì)(如H3PO4、P2O5等)進(jìn)行反應(yīng)，生成相應(yīng)的不可溶磷酸鈣等。通過上述過程，可以消除不利于水泥水化的因素，制出的緩凝劑產(chǎn)品可以對水泥進(jìn)行穩(wěn)定調(diào)凝。(2)在原材料中設(shè)計的粉煤灰與鈣質(zhì)材料，它們在養(yǎng)護(hù)過程中將發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成水化硅酸鈣，水化鋁酸鈣；同時磷石膏中的少量二水石膏也參與反應(yīng)，生成硫鋁酸鈣，這些反應(yīng)使產(chǎn)品形成具有一定強(qiáng)度的塊狀或粒狀，具有一定強(qiáng)度的塊狀或粒狀緩凝劑可以用通常的烘干設(shè)備烘干，同時也可以在水泥廠實(shí)現(xiàn)正常的儲存與配料。(3)粉煤灰、鈣質(zhì)材料在少量活化劑的促進(jìn)下，在養(yǎng)護(hù)時使得粉煤灰中鋁硅玻璃體生成一定數(shù)量的水化硅酸鈣，水化鋁酸鈣；在表面具有一定水化物的鋁硅玻璃體，具有較高的硅鋁溶出率，表面也由光滑變成凹凸不規(guī)則狀，這樣的粉煤灰具有很高的火山灰活性，本發(fā)明稱之為活性粉煤灰。含有活性粉煤灰組份的新型磷石膏緩凝劑在水泥水化時，活性粉煤灰中的水化物充當(dāng)“晶種”，水泥礦物水化的產(chǎn)物將優(yōu)先在其上折晶，這一過程將加速水泥礦物的水化；另外粉煤灰中呈凹凸?fàn)钿X硅玻璃體和一些具有新鮮表面的玻璃體(在水泥粉磨時，玻璃體上的水化物將在研磨體作用下脫落，留下一些新鮮表面)，具有很高的火山灰活性，它們可在水泥水化早期就開始與熟料礦物水化吸出的Ca(OH)2發(fā)生二次反應(yīng)，生成水化產(chǎn)物?；钚苑勖夯业囊陨献饔檬沟脫饺氡井a(chǎn)品的水泥具有較高的早期強(qiáng)度和穩(wěn)定的后期強(qiáng)度。綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果可歸納如下(1)本發(fā)明的磷石膏水泥緩凝劑產(chǎn)品生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)線投資少，且可均用工業(yè)廢渣作原材料、產(chǎn)品生產(chǎn)成本低。(2)本發(fā)明的磷石膏水泥緩凝劑排除了磷石膏中干擾調(diào)凝的因素，可對水泥進(jìn)行較穩(wěn)定調(diào)凝。(3)產(chǎn)品呈塊狀或顆粒狀，本征強(qiáng)度3-5MPa、含水率5-8％，水泥生產(chǎn)線可用圓庫儲存本產(chǎn)品并可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定配料。(4)產(chǎn)品中的活化粉煤灰組份本身具有較高的火山灰活性，且可促進(jìn)水泥水化，因此本產(chǎn)品可提高水泥的早期強(qiáng)度，提高水泥產(chǎn)量、降低水泥成本。應(yīng)用實(shí)例1、原料磷石膏--銅陵化工集團(tuán)副產(chǎn)品SO3含量43％粉煤灰--銅陵發(fā)電廠濕排灰石灰--銅陵附近石灰窯廠有效CaO80％活化劑--自制2、配方原料配方(干基重量百分比)3、工藝過程攪拌-壓制成型-自然養(yǎng)護(hù)(30天)-曬干產(chǎn)品化學(xué)成份(重量百分比)<tablesid="table1"num="001"><table>成份編號SO3CaOSiO2Al2O3Fe2O3MgOILL-125．8324．321．357．881．900．8516．49L-217．6520．4132．4111．672．341．0211．85</table></tables>本產(chǎn)品配制的硅酸鹽水泥物理性能<tablesid="table2"num="002"><table>編號熟料摻量％天然石膏摻量％本發(fā)明產(chǎn)品％凝結(jié)時間(hmin)標(biāo)準(zhǔn)稠度％抗折強(qiáng)度MPa抗壓強(qiáng)度MPa初凝終凝3天28天3天28天A9642∶304∶2524．66．18．936．867．5A193．56．5(L-1)2∶204∶0524．86．29．139．669．5A2928(L-2)2∶104∶0025．16．29．039．068．5</table></tables>注天然石膏SO3含量為40．5％權(quán)利要求1．一種磷石膏水泥緩凝劑及其制備方法。其特征在于該水泥緩凝劑是由磷石膏、粉煤灰、鈣質(zhì)材料、活化劑為原料經(jīng)配料、攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)等工藝制成的含活化粉煤灰和二水石膏為主要成份的產(chǎn)品。產(chǎn)品礦物組成范圍為(以重量百分比計)活化粉煤灰30-70％二水石膏25-65％不溶性雜質(zhì)5％2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷石膏水泥緩凝劑。其特征在于該水泥緩凝劑的原材料配比范圍為(以重量百分比)磷石膏30-70％粉煤灰26-60％鈣質(zhì)材料4-10％活化劑0．1-0．5％3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的磷石膏水泥緩凝劑原材料中的鈣質(zhì)材料。其特征在于該鈣質(zhì)材料可以是石灰、熟石灰、含有Ca(OH)2的工業(yè)副產(chǎn)品(如電石渣)等。4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷石膏水泥緩凝劑制備方法。其特征在于該制備方法可按下列工藝進(jìn)行即磷石膏、粉煤灰、鈣質(zhì)材料與活化劑按權(quán)利要求2中所述比例范圍配料、配料后經(jīng)攪拌機(jī)攪拌均勻，通過壓制成或轉(zhuǎn)盤成球，成型后半成品再經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)或常壓蒸汽養(yǎng)護(hù)、經(jīng)烘干或曬干后即成產(chǎn)品。全文摘要新型磷石膏水泥緩凝劑及其制備方法是一種以工業(yè)副產(chǎn)品磷石膏、粉煤灰、鈣質(zhì)材料、活化劑為主要原料,經(jīng)配料、攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)等工藝制備的含有活化粉煤灰和二水石膏為主要成份的新型磷石膏水泥緩凝劑。其原料配方范圍為:磷石膏30—70%、粉煤灰26—60%、鈣質(zhì)材料4—10%、活化劑0.1—0.5%。新型磷石膏水泥緩凝劑替代天然石膏作緩凝劑時,不僅可對水泥進(jìn)行穩(wěn)定、正常的調(diào)凝,還可提高水泥早期強(qiáng)度、降低水泥成本、提高水泥產(chǎn)量。文檔編號C04B40/00GK1279219SQ99116529公開日2001年1月10日申請日期1999年6月24日優(yōu)先權(quán)日1999年6月24日發(fā)明者潘國耀,周明凱申請人:武漢可銳思新材料科技有限公司